Untersuchung der Wirkung eines auf Bioglas basierenden Knochenersatzmaterials mit einem wachstumsstimulierenden Protein (Bone Morphogenetic Protein) auf das Knochenwachstum beim Kaninchen

Abstract

Knochenbindende bioaktive Implantate spielen eine wichtige Rolle bei der Knochenrekonstruktion. In dieser Untersuchung wurde der Versuch unternommen, den Prozess der Knochenheilung weiter zu verbessern. Es wurden zwei verschiedene Arten bioaktiven Implantatmaterials (amorphe Glasphase, kristalline Glaskeramik) mit BMP (Bone Morphogenetic Protein) beschichtet und unbeschichtet benutzt. Die Implantate wurden ohne „press fit“ (zur Vermeidung des Ablösens der Beschichtung) in den Femur von Kaninchen implantiert. Nach 7, 28, 84 oder 168 Tagen wurden sie explantiert und mit unterschiedlichen Methoden untersucht. Insgesamt betrug die Anzahl der Implantate 96. Die Einheilung verlief komplikationsfrei. Es konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von Defekten im Kaninchenfemur mit BMP Adsorptionsbeschichtung auf Bioglas® ähnlichen Implantaten das Knochenwachstum stimuliert. Bereits nach 28 Tagen konnte bei den Implantaten mit BMP Beschichtung eine Spaltüberwindung festgestellt werden. Der höchste Implantat-Knochenkontakt zeigte sich bei den Gläsern mit BMP. Auch nach 84 Tagen lag der höchste Knochenkontakt bei den Gläsern mit BMP. Nach der hier vorliegenden Untersuchung zeigen Gläser durchweg bessere Ergebnisse als Glaskeramiken unabhängig von einer Beschichtung. Wie oben schon erwähnt, eignen sich die hier angewendeten Glasimplantate mit Beschichtung am besten um schnell einzuwachsen. Bei den Glaskeramiken gab es allerdings einige nicht vorhersehbare Ergebnisse, wie beispielsweise den geringeren Knochen- Implantat- Kontakt bei GK mit BMP gegenüber GK ohne BMP ab 84 Tagen. Die hier gefundenen Ergebnisse sind wichtig für die mögliche Einführung der hier untersuchten Implantate und ihre Zulassung für die klinische Anwendung in der Rekonstruktion von Knochendefekten insbesondere in der Orthopädie und für die Verankerung von Endoprothesen unter anderem in der Zahnheilkunde. Besonders vielversprechend sind hier Implantate mit BMP- Beschichtung.

Bone binding bioactive implants play an important role in bone reconstruction. In this study, an attempt was made to further improve the process of bone healing. Two different types of bioactive implant material were coated with BMP (bone morphogenetic protein). One material consists of an amorphous glass phase, and the other is composed of a crystalline glass-ceramic. Each group of material was used uncoated as well as coated with BMP. The implants were implanted without "press fit" (to prevent the detachment of the coating) into the femur of rabbits. After 7, 28, 84 or 168 days, they were explanted and analyzed by different methods. In a total 96 implants were used. Healing ocurred without any complications. It could be shown that the treatment of defects in the femur of rabbits with BMP Adsorption-surface-coating on bioglass ® like implants stimulates bone growth. The implants with BMP coating showed an bridging of the gap already after 28 days. The highest implant-bone- contact could be observed in the glasses with BMP and after 84 days the glasses with BMP still had the highest implant-bone-contact. As a result of this study it was shown, that glasses consistently showed better results than glass-ceramics, independent of a coating. As mentioned above, the coated glass implants qualify to be incorporated faster than uncoated samples. In the glass-ceramics however, there were some unpredictable results, for example the lower implant-bone-contact in the glass-ceramics with BMP starting from 84 days in comparison to the glass-ceramics without BMP. The results found here are important for the possible introduction and approval for clinical application of the studied implants in the reconstruction of bone defects in orthopedics and for anchoring of endoprostheses for example in dentistry. Particularly promising are the implants with the BMP- coating. These could possibly replace the current gold standard in the future.